年產(chǎn)30萬噸合成氨工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 ）交通優(yōu)勢(shì) 四通八達(dá)的道路交通是基地的一大突出優(yōu)勢(shì)，銀川青島高速公路及307國道橫貫基地；大古鐵路連接包蘭、寶中鐵路與京包、隴海線連通可輻射全國，即將開工建設(shè)的銀川太原鐵路又形成一條橫穿基地的外運(yùn)大通道；銀川河?xùn)|機(jī)場(chǎng)距基地中心區(qū)僅30公里，每日航班達(dá)50余次，通往北京、上海、廣州、西安、太原、濟(jì)南、青島、蘭州等重要城市。 （4）土地資源優(yōu)勢(shì) 基地處于荒山丘陵地帶，地形平緩，地勢(shì)開闊，有成片的發(fā)展用地，為工業(yè)建設(shè)提供了廣闊的土地資源。 （5）區(qū)位優(yōu)勢(shì) 基地位于陜、甘、寧、蒙毗鄰地區(qū)，西與自治區(qū)首府銀川市隔黃河相望，東與開發(fā)中的陜北能源重化工基地毗鄰，易形成產(chǎn)業(yè)互補(bǔ)，資源共享，其生產(chǎn)、生活條件俱佳。 （6）電力優(yōu)勢(shì) 寧夏目前無拉閘限電之虞，2004年寧夏電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機(jī)容量達(dá)到366萬千瓦，而且基地規(guī)劃建設(shè)的八大電廠將形成千萬千瓦級(jí)的火電基地，這些都將為基地提供充足的電力供應(yīng)。（7）政策優(yōu)勢(shì) 隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，國家實(shí)施重點(diǎn)支持西部大開發(fā)的政策措施，以及自治區(qū)、銀川市全面改善投資環(huán)境的重大舉措，為基地建設(shè)提供了強(qiáng)有力的政策支持。2 設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 轉(zhuǎn)化段物料衡算原料氣（入加氫轉(zhuǎn)化器天然氣）組成如下表：組 分mol（干）％kmol/hkg/hCH489．00C2H65．001680．00C3H8C4H10C5H12N2∑干1120．00循環(huán)氫氣組成如下表：組 分kmol/hkg/hN2545H2117Ar9CH413合 計(jì)78．80684出加氫器氣體組成如下表：組 分mol（干）％kmol/hCH4C2H656C3H8C4H10C5H12N2H2Ar合 計(jì) 一段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算計(jì)算數(shù)據(jù)依據(jù)：水碳比R=一段爐出口甲烷含量設(shè)計(jì)為10％一段轉(zhuǎn)化爐出口溫度：822℃一段轉(zhuǎn)化爐出口壓力：（表壓）A. 物料衡算：總碳流量：∑C=+562+3+4+5=水碳比：R=故加入水蒸汽量：nH2O==設(shè)一段轉(zhuǎn)化爐出口CO、COH2的含量分別為nCO、nCO2和nH2，干轉(zhuǎn)化氣總量為V kmol/h,轉(zhuǎn)化消耗水蒸汽量為n′H2O kmol/h。列元素平衡式C平衡 =nCO + nCO2 + （1）H2 平衡+2+563+4+5+6+= nH2 +2+(′H2O )化簡為 = nH2+ n′H2O （2）O2平衡 =(′H2O )+nCO +nCO2化簡為 2nCO2+nCO n′H2O =0 （3）出口總干氣量：V=nCO2+nCO+nH2+nN2+nAr+nCH4 =nCO2+nCO+nH2 +++化簡為 V=nCO2+nCO+nH2 ++ （4）一段轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行的主要反應(yīng)為：CH4+H2O(g) CO+3H2CO+H2O(g) CO2+H2查[2]知，在t=822℃時(shí)，kpco=（4）（1）得 nH2= （6）（6）（2）得 n′H2O= （7）故化簡nH2O=（）得nH2O= （8）（3）（1）得 nCO2= n′H2O+將（7）代入上式，可化簡為nCO2= （9）由（1）2（3）可得 nCO=′H2O （10）將（7）代入（10）得 nCO=+3866化簡為 nCO= （11）出口轉(zhuǎn)化氣中水蒸氣量nH2O= n′H2O=+可化簡為 nH2O= （12）將 （6）（8）（9）（10）帶入 （5）得=解之得 V= kmol/h nH2= kmol/hnCO= kmol/h nCO2= kmol/hnCH4= kmol/h nH2O= kmol/h故一段轉(zhuǎn)化爐出口總濕氣量為：∑n濕氣= V1 + nH2O =+= kmol/h出一段轉(zhuǎn)化爐的物料組成如下表：組 分kmol/hmol（干）％kg/hCOCO2H2CH4N2Ar干氣H2O合計(jì)B. 一段轉(zhuǎn)化爐平衡溫距的計(jì)算根據(jù)[7],設(shè)計(jì)壓力為740mmHg柱（表壓）P=+／=kpCH4== ==查[2]，對(duì)應(yīng)的平衡溫度t=℃平衡溫距 △t==℃C. 一段轉(zhuǎn)化爐理論氫空速的計(jì)算以1atm、60℉（℃）為計(jì)算基準(zhǔn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)觸媒裝填量V′ SVH2=代值有SVH2 ==該流程設(shè)計(jì)理論氫空速參考值為7800 h1 。 二段轉(zhuǎn)化爐的物料衡算設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)：空氣組成：N2：78%；O2：21%；Ar：1%；補(bǔ)加蒸汽量為加入空氣量的10%；出口甲烷含量：%；出口壓力：；出口溫度：1003℃。A. 列元素平衡關(guān)系式（各未知數(shù)表示與一段轉(zhuǎn)化爐相同）得：C平衡 ++=nCO+nCO2 +化簡為 =nCO+nCO2 + （1）H2平衡+2+（+）=nH2+2+（+′H2O）化簡為 =nH2+ n′H2O （2）O2平衡++（+）+=nCO2+nCO+(+′H2O)化簡為 =nCO+′H2O （3）進(jìn)出二段爐總物料守衡 V=nCO+nCO2+nH2+nN2+nAr+nCH4代值化簡為 =nCO+nCO2+nH2++ （4）設(shè)出口條件下CO變換反應(yīng)達(dá)到平衡則在1003℃下 （5）設(shè)出口（摩爾比） 即 （6）（1）（4）得 V=++nH2 （7）由（7）式得 nco+nH2=則 nco =（+）nH2化簡得 nco=+ nH2 （8）將（7）（8）代入（1）式得=+ nH2+ nCO2+（++ nH2）化簡得 nCO2=+ （9）將（7）代入（2）得 n′H2O= nH2+ （10）將（8）（9）（10）代入（3）得 y= nH2 （11）將上式分別代入（8）（9）（10）得nco=+（ nH2） nH2化簡得 nco= nH2 （12）nCO2= （13）n′H2O= nH2+（ nH2）化簡得 n′H2O= （14）nH2O=+ n′H2O=+（ nH2） nH2+化簡得 nH2O= nH2 （15）將（12）（13）（14）（15）代入（5）式得化簡得 +=0解之得nH2= kmol／hnco= kmol／hnCO2= kmol／hnH2O= kmol／hy=故二段爐入口空氣組成如下表：組 分mol（干）％kmol/hkg/hN278O221Ar1合計(jì)100補(bǔ)加的水蒸氣量為 Q== kmol/h二段爐出口總干氣為V=++nH2= kmol/h 殘余甲烷含量為nCH4=％= kmol/h轉(zhuǎn)化掉的水量nH2O== kmol/h二段轉(zhuǎn)化爐出口氣組成如下表：組 分mol（干）％kmol/hkg/hCOCO2H2CH431．2439499．9N2Ar干氣H2O合計(jì)B. 二段轉(zhuǎn)化爐平衡溫距的計(jì)算二段爐出口處絕對(duì)壓強(qiáng) P=+= Mpa則 kpCH4 === =查[2]，對(duì)應(yīng)溫度 t=℃則平衡溫距 △t==℃C. 二段轉(zhuǎn)化爐理論氫空速的計(jì)算以1atm、60℉（℃）為計(jì)算基準(zhǔn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)觸媒裝填量V′ SVH2=代值得SVH2 == h1該流程設(shè)計(jì)參考值為3500 h1 。 轉(zhuǎn)化段熱量衡算 一段爐輻射段熱量衡算計(jì)算數(shù)據(jù)依據(jù)：入反應(yīng)管溫度：510℃入反應(yīng)管壓力： 出上升管溫度：850℃出上升管壓力：入一段轉(zhuǎn)化爐爐芯燃料氣溫度為：105℃ 輻射段出口煙氣溫度為：252℃熱量衡算以統(tǒng)一基準(zhǔn)焓為計(jì)算基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)查自[10]；同時(shí)，以1atm、25℃為計(jì)